Натрия гидрокарбонат и кислотно-основные свойства¶
Натрия гидрокарбонат (химическая формула — NaHCO₃, пищевая сода, двууглекислая сода) — неорганическое соединение, соль слабой угольной кислоты и сильного основания — гидроксида натрия. В водных растворах гидрокарбонат натрия проявляет свойства слабой щёлочи: pH насыщенного раствора составляет около 8,3, то есть среда слабощелочная, но не нейтральная. Именно поэтому на вопрос «сода — щелочь?» химический ответ утвердительный, хотя сода не относится к сильным щелочам вроде NaOH или KOH.
¶Кислотно-основные свойства соды
Щелочные свойства соды обусловлены гидролизом ионов гидрокарбоната. В воде NaHCO₃ полностью диссоциирует на катион Na⁺ и анион HCO₃⁻. Анион гидрокарбоната амфотерен: он может действовать и как кислота (отдавая протон), и как основание (принимая протон). При гидролизе по основному типу:
HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻
образуется гидроксид-анион, что и обусловливает щелочную реакцию раствора. Константа гидролиза невелика, поэтому pH насыщенного раствора соды (при 20 °C — около 8,3) существенно ниже, чем у щелочей сильного действия. По шкале pH сода занимает промежуточное положение между нейтральными растворами (pH 7) и настоящими щелочами (pH 12–14).
При нагревании раствор соды становится более щелочным, так как равновесие гидролиза смещается вправо. При сильном нагреве (выше 50 °C) гидрокарбонат натрия разлагается с выделением углекислого газа:
2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
Образующийся карбонат натрия (Na₂CO₃, стиральная сода) — уже более сильная щёлочь: pH его раствора достигает 11–12. Поэтому при длительном хранении в растворе или при выпаривании сода постепенно превращается в более щелочной карбонат.
¶Сравнение с другими щелочами
| Вещество | Формула | pH насыщенного раствора | Характер |
|---|---|---|---|
| Гидроксид натрия (едкая щёлочь) | NaOH | 13–14 | Сильное основание |
| Карбонат натрия (стиральная сода) | Na₂CO₃ | 11–12 | Слабое основание |
| Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) | NaHCO₃ | 8,3 | Слабое основание |
| Аммиак (нашатырный спирт) | NH₃·H₂O | 11–12 | Слабое основание |
Таким образом, пищевая сода — самая слабая щёлочь из перечисленных, но её щелочность достаточно велика, чтобы нейтрализовать кислоты в химических реакциях и в организме.
¶Реакции нейтрализации
Основное практическое проявление щелочных свойств соды — её способность нейтрализовать кислоты с образованием соли, воды и (в случае карбонатов и гидрокарбонатов) углекислого газа:
NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑
Эта реакция лежит в основе применения соды в пищевой промышленности как разрыхлителя теста: при контакте с кислотой (молочной, лимонной, уксусной) выделяется углекислый газ, который разрыхляет структуру изделия. В медицине сода применяется как антацидное средство — для нейтрализации избыточной соляной кислоты желудочного сока.
¶Применение, обусловленное щелочными свойствами
Щелочная среда соды используется в самых разных областях:
- Пищевая промышленность — регулятор кислотности (обозначение Е500), разрыхлитель, компонент минеральной воды.
- Медицина — раствор соды (1–2 %) применяется для полоскания горла при ангине, промывания желудка при отравлениях кислотами, нейтрализации ожогов кислотами.
- Бытовая химия — удаление жировых загрязнений, поскольку щелочь омыляет жиры и облегчает их смывание.
- Химическая промышленность — сырьё для производства карбоната натрия (метод Сольвэ), синтеза других натриевых солей.
- Пожаротушение — порошок соды используется как ингибитор горения в огнетушителях.
¶Сода и кислотность организма
Популярное утверждение о «защелачивании организма» содой не имеет под собой научных оснований: кислотно-основное равновесие крови человека жёстко регулируется буферными системами и поддерживается в узком диапазоне pH 7,35–7,45. Приём внутрь небольших количеств соды действительно временно повышает pH мочи, но не влияет на pH крови. Избыточное употребление гидрокарбоната натрия может привести к нарушению кислотно-основного баланса (метаболическому алкалозу), поэтому самолечение содой не рекомендуется.
¶Историческая справка
Название «сода» происходит от арабского suda — «головная боль», так как раствор соды применялся в Средневековье для её лечения. В Европе до XIX века соду добывали из раковин моллюсков и растительных остатков (барильная сода), а промышленный синтез NaHCO₃ был налажен после разработки в 1861 году бельгийским инженером Эрнестом Сольвэ метода получения карбоната натрия из хлорида натрия.
¶Источники
- Глинка Н. Л. «Общая химия» — М.: Юрайт, 2018.
- Рабинович И. Х., Хавкин А. И. «Химия» — М.: Просвещение, 2001.
- ГОСТ 51574-2018. «Сода кальцинированная. Технические условия».
- Справочник химика. Том 2. — Л.: Химия, 1971.